第六章计算机组成原理总线系统讲授讲述.ppt

第六章 总线系统 总线概述 总线概述 总线概述 基本概念 基本概念 基本概念 基本概念 总线的特性 总线性能指标 总线性能指标 系统总线结构 系统总线结构 系统总线结构 系统总线结构 总线结构对计算机系统性能的影响　 总线结构对计算机系统性能的影响　 总线结构对计算机系统性能的影响 总线的内部结构 总线的内部结构 总线的内部结构 总线结构实例 总线结构实例 总线上信息的传送方式 总线上信息的传送方式 总线上信息的传送方式 总线上信息的传送方式 总线上信息的传送方式 总线接口 总线接口 接口的分类 接口的分类 接口的分类 接口的功能 接口的功能 接口的功能 总线的仲裁 总线的仲裁 链式查询方式 链式查询方式 链式查询方式 计数器定时查询方式 计数器定时查询方式 计数器定时查询方式 计数器定时查询方式 计数器定时查询方式 独立请求方式 独立请求方式 独立请求方式 分布式仲裁 总线通信方式 总线通信方式 总线通信方式 例题 例题 例题 总线通信方式 总线通信方式 例题 例题 例题 常用总线举例 常用总线举例 常用总线举例 练习 练习 练习 练习 根据接口的不同特点可有多种分类方法。 （1）根据数据传送方式分 并行接口：接口和外设之间并行传送数据，传送宽度可以是一个字节或者是一个字，所以传送速率比较高，但需要的传送线比较多。 串行接口：接口和外设之间一位一位地串行传送数据，传送速率较低，但只需要一条传送线。 （2）根据主机对I/O设备的访问方式分 查询式接口：通过硬件或软件方式根据外设的优先级别由高到低顺序查询哪个设备当前要进行输入/输出操作。 中断接口：哪个外设需要向主机输入/输出信息时，立即向主机发出中断请求，由中断接口来处理有关的事件。 DMA接口：由它代替CPU完成高速外设与主机之间成块交换信息。 （3）根据功能选择的灵活性分 可编程接口：接口的功能可由初始化程序来定义，功能比较强。 不可编程接口：一般只具有单一功能。 （4）根据输入输出信号的性质分 数模转换接口：将计算机输出的数字信号变换成模拟信号。 模数转换接口：将模拟信号变换成数字信号输入到计算机中。 接口种类繁多，功能各异，主要功能为： （1）缓冲　在计算机主机与外部设备之间传送信息的过程中，被传送数据可在接口中缓冲，以匹配两者之间的速度差别。 （2）转换　接口可以完成任何要求的数据转换，例如并－－串转换或串－－并转换，因此数据能在外围设备和CPU之间正确地进行传送。 （3）整理 接口中如果设置有地址寄存器和字节计数器，应能完成其修改功能。 （4）控制 接口应能根据CPU的要求，对所选定的外部设备实现启动和停止功能。 （5）状态 接口应能将CPU发出的命令传送到外部设备中。外设在工作中的状态信息应能反馈到主机中去。 （6）与CPU之间取得联系 如果CPU与外设之间以中断方式交换信息，那么应能及时向CPU发出中断请求，如果以DMA方式传送信息，那么应能及时向CPU发出请求。 一个适配器必有两个接口 和系统总线的接口，CPU和适配器的数据交换一定的是并行方式。 和外设的接口，适配器和外设的数据交换可能是并行方式，也可能是串行方式。 输入输出接口构成方式多种多样，常用的可编程接口芯片有： 可编程并行接口芯片8255A 可编程串行接口芯片8251A 可编程计数/定时接口芯片8253 连接到总线上的功能模块有主动和被动两种形态。 主设备可以启动一个总线周期，而从设备只能响应主设备的请求。每次总线操作，只能有一个主设备占用总线控制权，但同一时间里可以有一个或多个从设备。 为了解决多个主设备同时竞争总线控制权，必须具有总线仲裁部件，以某种方式选择其中一个主设备作为总线的下一次主方。 按照总线仲裁电路的位置不同，仲裁方式分为集中式仲裁和分布式仲裁两类。 总线控制器集中在某个部件内部 总线控制器分散在共享总线的多个部件中 集中式仲裁有三种方式：链式查询方式、计数器定时查询方式、独立请求方式 链式查询方式的结构如图： 所有设备共享 数据总线 地址总线 总线请求信号线BR 总线忙信号线BS 总线认可信号线BG 平时，BR、BS、BG均无效； 当某个或多个设备要求使用总线时，各设备通过BR线向总线控制器发出总线请求信号，总线控制器得到请求后置BG线有效，并首先进入设备0，若设备0有请求，则BG线将终止向后传送，由设备0发出总线忙（BS=1）信号，表示当前总线由设备0占用；若设备0无请求，则BG线继续往后传送，直到某个有总线请求的设备为止，这时总线控制器将总线使用权交给该设备。 逻辑结构图： 总线控制器 BG BR ?1 o 部件1 BS1 o 部件2 BS2 o 部件3 BS3 BR1 BR2 BR3 A B BS 地址线、数据线、控制线 设BR2有请求，则BR